机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉[831007]工艺及铣宽20上下两侧面夹具设计（全套图纸）.pdf

机械制造工艺学机械制造工艺学 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：设计“ca6140 车床 831007 拨叉”零件 的机械加工工艺及工艺装备 二级学院：机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2015 年 7 月 3 日 机械制造工艺学课程设计任务书机械制造工艺学课程设计任务书 题目：题目：设计“ca6140 车床 831007 拨叉”零件的机械加工工 艺及工艺装备 内容：内容： （1）零件图 1 张 （2） 毛坯图 1 张 （3） 机械加工工艺规程卡片 1 张 （4） 机械加工工序卡片 3 张 （5） 夹具装配总图 1 张 （6）夹具零件图（夹具体） 1 张 （7） 课程设计说明书 1 份 班班 级级 12 机制机制 1 班班 学学 生生 指指 导导 老老 师师 系系 主主 任任 2015 年 7 月 3 日 序序言言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业 设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次 理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要 的地位。 就我个人而言， 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从 事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问 题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予 指教 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 目录 序言 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 目录 3 一、零 件 的 分 析. 5 （一）零件的作用 5 （二）零件的工艺分析 . 5 二、 工 艺 规 程 设 计 . 6 （一）确定毛坯的制造形式 . 6 （二）基面的选择 6 （三） 制定工艺路线 7 （四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 （五）确定切削用量及基本工时 10 三、 夹具设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 (一)问题的提出 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 (二)夹具设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献: 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 一、零 件 的 分 析 （一）零件的作用 题目所给的零件是车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起 换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭 矩的作用。零件上方的 22 孔与操纵机构相连，二下方的 55mm 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。 通过上方的力拨动下方的 齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二）零件的工艺分析 零件的材料为 ht200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但 塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以 及加工表面之间的位置要求 需要加工的表面： 1.小孔的上端面、大孔的上端面； 2.小头孔 0.021 0 22+ mm 以及与此孔相通的8mm 的锥孔、8m螺纹 孔； 3.大头半圆孔55mm； 位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采 用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法 的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂 的加工曲面， 所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二、 工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不 大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。 选用铸件尺寸公差等级 ct9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 4000 件/年， 零件的质量是 1.0kg/个， 可确定该拨叉生产类型为大批生产， 所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中； 加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 （二）基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择得正确 与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工 工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法 正常进行。 （1）粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两 个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度， 再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。 （2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方 便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面 为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基 准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后 还要专门的计算，此处不再重复。 （三） 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及 位置精度等技术要求能得到合理的保证。 再生产纲领已确定为大批生 产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工 序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产 成本尽量下降。 1. 工艺路线方案一 工序 粗加工零件下端面。 工序 精铣 40mm 孔的两头的端面， 73mm 孔的上下端面。 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻、扩、铰两端 22mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 m8 的螺纹孔，钻 8 的锥销孔钻到一半，攻 m8 的 螺纹。 工序 铣断保证图样尺寸。 工序 去毛刺，检查。 2.工艺路线方案二 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中 间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm； 精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周 径至 73mm； 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再 钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹。 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 3. 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 22mm 的 孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完 22mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的 三个面。方案一的装夹次数少，但在加工 22mm 的时候最多只能保 证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此 方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用 22mm 孔的中心 轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。 这样也 体现了基准重合的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再 议。这样一比较最终的工艺方案为： 工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中 间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm； 精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周 径至 73mm； 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再 钻 m8mm 的螺纹孔，攻 m8mm 的螺纹。 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片” 。 （四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ca6140 车床拨叉”零件材料为 ht200，毛坯重量约为 1.6 , 生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺， 分别确定各加工表面的机械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面（40mm） 考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 ct9 即可。又 因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 40mm 的中心轴线的 尺寸偏差为 1201.25 的范围内。 2. 两小孔 0.21 0 22+ 毛坯为实心，两内孔精度要求界于 it7it8 之间，参照切屑加 工简明实用手册表 8- 21 确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2z=21.8mm 铰孔： 0.21 0 22+mm 2z=0.2mm 3.中间孔（55mm 及 73mm） 中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表 1- 13 得： 孔的铸造毛坯为 49. 73 的孔是在 55 孔的基础之上铣削加工 得到，其轴向尺寸上下表面距离为 30mm，由于其对轴向的尺寸要求 不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表 8- 95 确定 73mm 工序尺寸及余量：粗铣：71mm z=4mm 精铣：73mm z=1mm 参照切屑加工简明实用手册表 8- 95 确定 55mm 工序尺寸 及余量：粗 镗：53mm 2z=4mm 半精镗：54mm 精 镗：55mm 4.螺纹孔及销孔 无可非议此销尺寸铸造为实体。 参照切屑加工简明实用手册表 8- 70 确定钻 8 螺纹孔和 8 圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。 5.铣断 （五）确定切削用量及基本工时 工序 粗铣 40mm 孔的上端面。 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：粗铣两头端面至 51mm、粗铣大孔端面至 30mm。 机床：x52k 立式铣床参数。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o5后 角 o8，副后角 o=8，刀齿斜角 s=10,主刃 kr=60, 过渡刃 kr=30,副刃 kr=5过渡刃宽 b=1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm，一次走刀 即可完成所需长度。 2）计算切削速度 按简明手册 v c= v pv vevzvpm vov k zuayfxat qdc 算得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s 据x52k立 式 铣 床 参 数 ， 选 择 nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度 v c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为 f zc=v fc/ncz=475/ 30010)=0.16mm/z。 3)校验机床功率 查简明手册pcc=1.5kw,而机床所能提供功率 为 pcmpcc。故校验合格。 最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 tml/ vf=9.4s。 工序 钻、铰两端 22mm 孔之图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：钻孔至 21.8mm，精铰至 22mm，保证孔壁粗糙度 ra=1.6m。 机床：z512 台式钻床。 刀具：yg8 硬质合金麻花钻 21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后 角 o12、二重刃长度b=2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm、棱 带长度mml5 . 1 1 = 、1202= 10 0 =、30=。yg8 硬质合金铰 刀 22mm。 2.计算切削用量 1）查切削用量简明手册 rmmf/1 . 1=。 按钻头强度选择rmmf/75 . 1 = 按机床强度选择rmmf/53 . 0 =， 最终决定选择机床已有的进给量rmmf/1 . 1= 。 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.5.mm，寿命 min60=t 3）切削速度 查切削用量简明手册 rmmvc/12= 修正系数 0 . 1= tv k 0 . 1= mv k 0 . 1= tv k 0 . 1=kxv 0 . 1 1 = v k 10= apv k 故rmmvc/12=。 min/465 1000 0 r d v ns= 查简明手册机床实际转速为min/460rnc=。 故实际的切削速度sm nd v s c /52 . 0 1000 0 = 。 3. 计算基本工时 s nf l tm7 45 . 1 272 1030 = + = 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅 助时间。 钻和精铰的切削用量如下： 钻孔： min/460rn = rmmf/1 . 1= smvc/52 . 0 = mmd 8 . 21 0 =。 精铰：min/850rn = rmmf/1= smvc/98 . 0 = mmd22 0 = 。 工序 粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣中 间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm； 精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至周 径至 73mm。 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：粗铣中间孔上端面至 25mm，周径至 71mm；粗铣 中间孔下端面至 22mm， 周径至 71mm； 精铣两头孔的端面至 50mm； 保证粗糙度 ra=3.2m；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至 73mm； 精铣中间孔下端面至保证 20mm,周径至 73mm，保证端面粗糙度 ra=3.2m，保证孔壁粗糙度 ra=6.3m。 机床：x63 卧式铣床。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o5 后角o8， 副后角o=8， 刀齿斜角s=10,主刃kr=60, 过渡刃 kr=30,副刃 kr=5过渡刃宽 b=1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=4mm，一次走刀 即可完成所需长度。 2）计算切削速度 按简明手册 v c= v pv vevzvpm vov k zuayfxat qdc 算得 vc98mm/s，n=780r/min,vf=490mm/s 据 x52k 立式铣床参数，选择 nc=750r/min,vfc=475mm/s,则实际切 削速度 v c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为 f zc=v fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。 3)校验机床功率 查简明手册pcc=2kw,而机床所能提供功率 为 pcmpcc。故校验合格。 最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,vfc=475mm/s，v c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 粗铣中间孔上端面至 25 mm，周径至 71mm；tm1=l/ vf=13s 粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至 71mm；tm2=l/ vf=13s 精铣小孔上端面至 50mm，tm3=l/ vf=8s； 精铣中间孔上端面至周径至 73mm，tm4= l/ vf=10s； 精铣中间孔下端面至周径至 73mm，tm5= l/ vf=10s。 工序 粗镗、半精镗、精镗 55mm 孔至图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：粗镗中间孔至 53mm、半精镗中间孔至 54mm、 精镗中间孔至 55mm。 机床：t616 卧式镗床。 刀具：yg8 硬质合金镗刀。 2.计算切削用量 单边余量 ,3mmz =分三次切除，则 第一次mm ap 2=。根据简 明手册4.2- 20 查得，取 rmmf/1=。根据简明手册4.2- 21 查得， 取：min/245rn =。 3.计算切削基本工时： s f l t m m 30 52 . 0 200 1212 = + = 同理，当第二次mm ap 6 . 0=，第三次mm ap 4 . 0=时，进给量 rmmf/3 . 0=和rmmf/12 . 0 =，机床主轴转速都取 64r/min，切削基本工 时分别为 100s 和 80s。 工序 钻 8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再 钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹。 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：先钻 8mm 的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的 轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在 尺寸上保证距上端面 10mm；再钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹。 机床：组合机床。 刀具：8mm 麻花钻、7.5mm 麻花钻、8mm 的丝锥。 2.计算切削用量 （1）钻 8mm 的锥销孔 根据切削手册查得，进给量为=f0.180.33mm/z,现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则： min/199 8 510001000 r d v n w s = = 查简明手册表 4.2- 15，取min/195r nw= 。所以实际切削速度 为： sm n d v w w /1 . 0 1000 1958 1000 = = 计算切削基本工时： s f yl t m m 32 22 . 0 195 46 = + = + = （2）钻 m8 的螺纹孔 刀具：7.5mm 麻花钻。 根据切削手册查得，进给量为=f0.180.33mm/z,现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则： min/212 5 . 7 510001000 r d v n w s = = 查简明手册表 4.2- 15，取min/195r nw= 。所以实际切削速度 为： sm n d v w w /1 . 0 1000 1955 . 7 1000 = = 计算切削基本工时： s f yl t m m 32 3 . 0195 46 = + = + = （3）攻 m8x1mm 的螺纹 刀具：丝锥 m6，p=1mm 切削用量选为：smv/1 . 0=，机床主轴转速为：min/219r ns= ，按 机床使用说明书选取：min/195r nw= ，则 smv/1 . 0=；机动时， mml1046=+=，计算切削基本工时： s f yl t m m 32 3 . 0195 46 = + = + = 工序 铣断保证图样尺寸 1. 加工条件 工件材料：ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。 加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具：yg 硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。 机床：组合机床。 2.计算切削用量 查 切削手册 ， 选择进给量为：rmmf/3 . 0=,切削速度为：smv/1=， 则： min/100 73 110001000 r d v n w s = = 根据简明手册表 4.2- 39，取min/100r nw= ，故实际切削速度 为： sm n d v w w /1 1000 10073 1000 = = 查切削手册表 4.2- 40，刚好有min/400mmf m =。 计算切削基本工时： s f yl t m m 126 400 3072 = + = + = 工序 去毛刺，检查。 三、ca6140 车床拨叉铣宽 20 上下两侧面夹具设计 （一）夹具的设计原理（一）夹具的设计原理 下面具体阐述一下夹具的设计原理: （1）六点定位原理 当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想 的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可 知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着 x、y、z 三个坐标轴 的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用 x、y、z 和 x、y、z 分别表示 沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制 工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件 六个自由度的原理，称为六点定位原理。 （2） 、应用定位原理几种情况 1 完全定位 工件的六个自由度全部被限制， 它在夹具中只有唯一的位置， 称为完全定位。 2 部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条 件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很 多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 3 过定位（重复定位） 几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 a、一般情况下，应该避免使用过定位。 通常， 过定位的结果将使工件的定位精度受到影响， 定位不确定可使工件 （或 定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 b、过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位” ，但是在某些条件下， 合理地采用“过定位” ，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、 仪表类工件更为显著。 工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生 产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡 盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工 件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以 免除。由于工件的支撑刚性得以加强，扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以 工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 （二）定位基准的选择（二）定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工， 决定材料使用高速钢， 用于对进行加工， 准备采用手动夹紧。 由零件图可知：定位、夹紧方案有： 采用一面 2 销定位,采用气缸夹紧 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 （三）确定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案（三）确定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案 1夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有： 1）动力装置：产生夹紧动力的装置。 2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。 3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。 2对夹紧装置的要求 1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因 夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。 3）操作安全、省力。 4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。 典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构 斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式， 它是利用斜面移动时所产生的力来 夹紧工件的，常用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联 合使用。 斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在 气动、气压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。 2螺旋夹紧机构 采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构， 统称螺旋夹紧机 构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁 性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以 看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。 3偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型， 它是通过偏心轮直接夹紧工件或 与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机 构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能 差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。 4定心夹紧机构 定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心 夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。 5铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力装置， 它具有增力倍数较大、 摩擦损失较小的优点， 广泛应用于气动夹具中。 6联动夹紧机构 图 23 双向作用固定式活塞气缸图 1前盖 2气缸体 3活塞杆 4活塞 5密封圈 6后盖 联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个动力装 置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。 夹紧的动力装置 在大批大量生产中，为提高生产率、降低工人劳动强度，大多数夹具都采用 机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸 附等多种形式。 1气动夹紧装置 气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。 常用的气缸结 构有活塞式和薄膜式两种。 活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作 方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。 2气压夹紧装置 气压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同， 所不同的是它所 用的工作介质是压力气压。与气压夹紧装置相比，气压夹紧具有以下优点： 传动力大，夹具结构相对比较小； 气压液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳； 噪声小。它的不足之处是须设置专门的气压系统，应用范围受限制。 （四）设计夹具装配图（四）设计夹具装配图 由零件图可知：利用底面等为粗定位基准来设计夹具，从而保证其尺寸公差 要求。 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工 序中， 应尽量采用同一定位基准进行加工。 因此我们应该根据零件图的技术要求， 从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术 要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率， 降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差 减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工 好的端面作为定位夹具。 气压缸左腔进气压时，活塞和缸筒分别向两侧移动，各铰链和连杆运动，使 压板头向下压紧工件；气压缸右腔进气压时，活塞和缸筒都向内移动，压板头抬 起松开工件。 （五）切削力及夹紧力的计算（五）切削力及夹紧力的计算 刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 0 0 15 = 0 0 10 = 顶刃 0 n = 侧刃6 00 10 15 = 30 r k = 40dmm= 160dmm= 20.5lmm= 22z = 0.08/ f amm z= mmap0 . 2= 由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.1 2335 pz fafdb zn = 有： 0.900.801.11.10.1 2335 2.00.082820.522 2.4836.24()fn = 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利 的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以 安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： fkwk= 安全系数 k 可按下式计算： 6543210 kkkkkkkk = 式中： 60 kk为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式 参数： 123 456 1.0,1.0,1.0, 1.3,1.0,1.0. kkk kkk = = 由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56k = 所以 836.24 1.561304.53() k wk fn= 用气动元件作为夹紧元件，活塞杆是气缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、 弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取 q235 钢。 在这取负载约为 10000n， 初选气缸的设计压力 p1=3mpa， 为了满足工作这里的气缸课 选用单杆式的，并在快进时差动连接，则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积 a1 与 a2 应满足 a1=2a2（即气缸内径 d 和活塞杆直径 d 应满足：d=0.707d。为防止切削后工件突然前冲， 气缸需保持一定的背压，暂取背压为 0.5mpa，并取气缸机械效率9 . 0 m =。则气缸上的平 衡方程 112212 1 2 p ap afa pf=+=+ 故气缸无杆腔的有效面积： 2232 55 1 1 3 . 461063 . 4 105 . 0 2 1 1030 10000 2 1 cmmm pp f a b = = = 气缸直径 1 4446.3 3.12 a dcmcm = 气缸内径： 按 gb/t2348- 1980，取标准值 d=32mm 则气缸有效面积为： 现设计一种机构， 设夹紧机构所能产生的夹紧力为 j f,铰链压板的受力分析如下图2.10 所示： fj fq l1 l2 图 2.10 受力分析 由受力分析计算得： j f= 1 21 )( l llfq+ (选定 1 l= 2 l) 【6】 式中，夹紧机构效率，取值为 0.9； q f螺栓的许用夹紧力，单位：n。 当螺杆的螺纹公称直径为 m12 时，可查表得： q f=5620n。 所以， j f= 1 21 )( l llfq+ =2 q f =256200.9=10116n 因 j f 实 f=9015n,故夹紧机构选择气缸 mb32-50 满足设计要求。 （六）误差分析与计算（六）误差分析与计算 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公 差。 gwj + 与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示： mjjjwdadzwj += 由参考文献5可得： 定位误差 ： 11 1mind wdd =+ 1122 1min2min . 2 dddd j w arctg l + = 其中： 1 0.052 d mm=， 2 0 d mm= 1 0.011 d mm=， 2 0.023 d mm= 1min 0mm=， 2min 0.034mm= 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n hbz yrazaz kn krc hbl =+ 查5表 1215 有 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 razhb kkcn= =。 cos0.0028 j jy mm = = 磨损造成的加工误差： mj 通常不超过mm005. 0 夹具相对刀具位置误差： ad 取mm01. 0 误差总和：0.0850.3 jw mmmm + = 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 （七）（七）定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远 些。通过定向键与铣床工作台 t 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对 于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可 减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 根据 gb220780 定向键结构如图所示： o 图 6.1 夹具体槽形与螺钉 根据 t 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向键 b l h h d 1 h 夹具体槽形尺寸 2 b 2 h 公称 尺寸 允差 d 允差 4 d 公称尺寸 允差 d 18 0.012 0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 塞尺选用平塞尺，其结构如图 6.3 所示： 标记 四周倒圆 图 5.3 平塞尺 塞尺尺寸参数如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公称尺寸 h 允差 d c 3 0.006 0.25 （八）确定夹具体结构和总体结构（八）确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 （1）应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的